Рух електронів

Навколо ядра атома будь-якого елемента рухаються електрони. При цьому в нейтральному атомі число електронів дорівнює числу протонів в ядрі. Електрон рухається з великою швидкістю в просторі близько ядра. У деяких точках простору він буває рідше, а в деяких дуже часто. Ці точки можуть бути і трохи ближче до ядра і трохи далі від нього. Сукупність точок у просторі близько ядра, де найбільш часто буває електрон, називають орбиталью. Орбиталь об’ємна (рис. 1). Цілком зрозуміло, що чітко окреслити межі орбіталі можна, вони будуть розпливчастими. Якби ми могли поглянути на електронну орбіталь, то не побачили б окремих точок, в які потрапляє електрон, так як він рухається з величезною швидкістю. Для нас всі ці точки злилися б в розпливчасте електронне хмара. У тих точках, куди електрон потрапляє найбільш часто, утворюється так зване місце найбільшої електронної щільності.

Рухаючись навколо ядра, електрон одночасно обертається навколо своєї осі. Це називається спінові обертанням, або просто спіном. Якщо два електрони мають однакові напрямки спінового обертання, тоді говорять, що це електрони з паралельними спинами. Якщо у двох електронів протилежні напрямки спінового обертання, то кажуть, що це електрони з антипаралельними спинами. На одній орбіталі можуть знаходитися тільки електрони з антипаралельними спинами. Досить часто при вивченні атомних структур доводиться користуватися умовним схематичним позначенням орбіталі, де квадратик позначає орбіталь, а стрілки – електрони з антипаралельними спинами. Одноелектронне орбіталь зображується з однією стрілкою:

Розташування орбіталі щодо ядра, її форма і розміри визначаються запасом енергії, яким володіє знаходиться на ній електрон. Електронна орбіталь може мати форму кулі (сферичну) (див. Рис. 1). Зрозуміло, що на якомусь певному відстані від ядра може бути тільки одна сферична орбіталь (умовне позначення s-орбіталь). На ній можуть рухатися тільки два електронах антипаралельними спинами. Ці електрони називають s-електронами. Крім кулястої, орбіталь може мати форму гантелі (рис. 2), а іноді і більш складну форму. Гантелевідной орбіталі зазвичай взаємно перпендикулярні, подібно осяхкоординат х, у і z (рис 3). Ці орбіталі називаються р-орбиталями. На кожній з них можуть знаходитися 2 електрона з антипаралельними спинами.

Ці електрони називаються електронами, Таким чином, на трьох р-орбіталях може перебувати 6 електронів • Намалюйте в зошиті схему орбіталей сферичної і гантелевідной форми.

Усередині електронного шару в залежності від форми орбіталей розрізняють електронні оболонки. Так, електрони s-орбіталі утворюють s-оболонку, а електрони р-орбіталей – р-оболонку.

■ 7. Яку форму має s-оболонка? Скільки електронів може перебувати на s-оболонці? (Див. Відповідь)

8. Чи можна сказати, що s-оболонка і s-орбіталь – це одне й те саме?

9. Що таке р-оболонка? Скільки орбіталей може включати р-оболонка? Який вони форми? Яке максимальне число електронів, створюючих р-оболонку?

Крім s- і р-орбіталей, існують ще d- і f-орбіталі. Вони більш складні за формою і енергетично менш вигідні. Зазвичай електрони займають ці орбіталі лише тоді, коли s і р-орбіталі вже заповнені. Для d-оболонки можливо п’ять положень орбіталей. Тому на d-оболонці може знаходитися до 10 електронів, а на f-оболонці-до 14 електронів.

■ 10. Складіть розповідь про рух електрона за таким планом: а) форми електронних орбіталей. Можливе число електронів на орбіталі; б) електронні оболонки, їх буквені позначення; в) максимальне число електронів, що міститься на кожній оболонці; г) рух електрона по орбіталі, електронний спін. (Див. Відповідь)

Посилання на основну публікацію